Sąnarinė kremzlė

Kiekvieno kaulo galą, kuriame yra sąnarys, iškloja hialininė kremzlė. To paties sąnario skirtingose vietose sveika sąnarinė hialininė kremzlė yra skirtingo storio. Kiekvieno žmogaus kremzlė taip pat skirtingo storio net ir tose pačiose atitinkamo sąnario vietose. Manoma, jog tai susiję su lytimi bei amžiumi. Vienintelės kremzlėje esančios ląstelės – tai chondrocitai. Šių ląstelių nedaug: jos sudaro tik mažiau nei 5 % audinio tūrio, o jų tankis tolstant nuo sąnario ertmės mažėja. Didžiąją dalį kremzlės audinio sudaro ekstraląstelinis matriksas, kurį gamina chondrocitai.


1.1 pav. Šoninis sveiko kelio sąnario vaizdas

Šis matriksas labai gerai hidratuotas. 70–80 % matrikso sudaro vanduo, taip pat yra kolageno baltymo skaidulų, proteoglikanų, glikozaminoglikanų ir tam tikrų nekolageninių baltymų (1.2 pav.). Sąnario kremzlėje nėra kraujagyslių, limfagyslių ir nervinių skaidulų, todėl chondrocitai visas maistines medžiagas gauna molekulių difuzijos būdu per sinovinį sąnario ertmės skystį ir per ekstraląstelinį matriksą. Histologiniame vaizde nekalcifikuota kremzlė matoma viršutiniame kremzlės sluoksnyje, kuris dar skirstomas į šias zonas:

  • paviršinę, kurioje yra nedaug ląstelių ir šakotai pasiskirsčiusių kolageno skaidulų (I zona);
  • tarpinę, kurioje skaidulos išsidėsčiusios įstrižai (II zona);
  • giliąją, kurioje skaidulos išsidėsčiusios vertikaliai (III zona).

Šias tris zonas nuo giliau esančios kalcifikuotos kremzlės dalies (IV zonos), besiribojančios su pokremzliniu kaulu, skiria bazofiliškai nusidažanti linija, kurti kartu parodo, nuo kur prasideda kalcifikuota kremzlės dalis (1.2 ir 1.3 pav.). Ekstraląstelinio matrikso kolageno skaidulos kremzlei suteikia tamprumo jėgos ir trimatę (erdvinę) formą. Skaidulos sudarytos iš kompaktinių trijų vijų kolageno molekulių (1.4 pav.), kurios skirstomos pagal ilgį ir šonines grandines: II tipo kolagenas sudaro 80–90 % sąnarinės kremzlės kolageno.


1.2 pav. Sveikos sąnarinės hialininės kremzlės ir pokremzlinio kaulo sudėtis ir struktūra: (a) histologinė schema, (b) kolageno skaidulų išsidėstymo schema

Proteoglikanai yra kompleksas specializuotų makromolekulių su linijine baltymine šerdimi ir kovalentiškai prisijungusiomis šoninėmis glikozaminoglikano grandinėmis. Agrekanas yra pagrindinis sąnarinės kremzlės proteoglikanas, kurį sudaro baltyminė šerdis ir glikozaminoglikanų (keratano sulfato ir chondroitino sulfato) šoninės grandinės (1.5 pav.). Šie glikozaminoglikanai yra linijiniai pasikartojantys polisacharidų subvienetai. Agrekano molekulės ekstraląsteliniame matrikse stabilizuojamos jungiamaisiais baltymas, o vėliau prijungiamos prie hialino rūgšties (HR) molekulių, kurios taip pat yra dideli gilkozaminoglikanai. Viena HR molekulė gali prijungti iki 200 agrekano molekulių taip sudarydama makromolekulinį agregatą (žr. 1.5 pav.).

1.4 pav. Sąnarinės hialininės kremzlės kolageno skaidulų tinklas: (a) rodo tamprumo jėgą, (b) rodo galimybę atlaikyti spaudimą. Padidintame lauke: kiekviena skaidula sudaryta iš trijų vijų kolageno molekulių (žr. 1.5 pav.)


1.5 pav. Proteoglikano (PG) molekulės ir PG agregato struktūros

Agrekanas kremzlei jos apkrovos atveju suteikia elastinių savybių. Audinių apkrova lemia agrekano hidratacijos laipsnio pokyčius ekstraląsteliniame matrikse (per hidrofilines glikozaminoglikano grandines). Proteoglikanų vidutinis gyvavimo pusperiodis yra apytikriai 25 dienos, o palyginimui II tipo kolageno – mažiausiai keleri metai. Kol kas dar nedaug žinoma apie kitų, retesnių ir ne tokių svarbių, ekstraląstelinio matrikso nekolageninių baltymų (pvz., kremzlės oligomerinių matrikso baltymų, dekorino, lumikano ir biglikano) vaidmenis.

Sveikos kremzlės homeostazei ekstraląsteliniame matrikse palaikyti reikia pusiausvyros tarp jos sudedamųjų dalių sintezės ir skaidymo. Šiuos procesus kontroliuoja tiek patys chondrocitai, tiek skirtingi tirpūs chondrocitų ir sinovijos mediatoriai (1.1. lentelė). Metaloproteinazės yra patys svarbiausi fermentai, dalyvaujantys II tipo kolageno ir agrekano skaidymo procese. Paminėti galima matrikso metaloproteinazes (MMP) ir ADAMTS proteazes (kai kurios jų kartais dar vadinamos agrekanazėmis).

Šių metaloproteinazių aktyvumas didėja esant citokinams: interleukinui (IL–1) ir naviko nekrozės veiksniui α (TNFα). Reguliaciniai citokinai yra IL–1 receptorių antagonistas (IL–1RA) ir žmogaus citokinų sintezės inhibicinis veiksnys IL–10. Natūraliai susidarantis matrikso metaloproteinazės audinių inhibitorius (angl. TIMP – tissue inhibitor of MMP) reguliuoja MMP (matrikso metaloproteinazės) aktyvumą. Mechaninė apkrova aktyvina chondrocitus taip didindama proteoglikanų gamybą. Anksčiau pateiktas molekulinių medžiagų skirstymas ir jų dalyvavimas kataboliniuose ir anaboliniuose procesuose yra labai supaprastintas. Svarbu suprasti, kad šios molekulinės medžiagos in vivo gali turėti sudėtinį viena kitą papildantį ir (arba) slopinantį (antagonistinį) poveikį.